RU2725739C1 - Condensing boiler with vertical cassette heat exchanger - Google Patents

Condensing boiler with vertical cassette heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2725739C1
RU2725739C1 RU2019144168A RU2019144168A RU2725739C1 RU 2725739 C1 RU2725739 C1 RU 2725739C1 RU 2019144168 A RU2019144168 A RU 2019144168A RU 2019144168 A RU2019144168 A RU 2019144168A RU 2725739 C1 RU2725739 C1 RU 2725739C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boiler
heat exchanger
cassettes
condensation
convection
Prior art date
Application number
RU2019144168A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Леонидович Торопов
Original Assignee
Алексей Леонидович Торопов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Леонидович Торопов filed Critical Алексей Леонидович Торопов
Priority to RU2019144168A priority Critical patent/RU2725739C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2725739C1 publication Critical patent/RU2725739C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

FIELD: heat power engineering.SUBSTANCE: invention relates to heat engineering, to hot-medium boilers operating on gas and liquid fuel for decentralized and individual systems of heating and hot water supply. Condensing boiler consists of the main section with a heating element in the form of a gas burner device with an automatic control device for gas supply and several additional sections arranged vertically. Each section comprises housing, heat exchanger in form of tubular coil and branch pipes. Structure comprises gas burner device for complete premixing of combustible mixture, located in upper part of condensing boiler, several vertically connected vertically downward convection cassettes of heat exchanger located in combustion zone of cylindrical burner, several condensation cassettes of the heat exchanger, which are in series connected downward, located outside the flame zone of the cylindrical burner, a flue discharge the combustion products through the lower part of the vertically arranged boiler.EFFECT: disclosed is condensing boiler with vertical cassette heat exchanger.4 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к теплоэнергетике, к водогрейным котлам средней тепловой производительности, работающим на газе и жидком топливе, для децентрализованных и индивидуальных систем отопления и горячего водоснабжения.The invention relates to a power system, to hot water boilers of average thermal capacity, operating on gas and liquid fuel, for decentralized and individual heating systems and hot water supply.

Задачей изобретения является повышение коэффициента энергетической эффективности работы котла, снижения выбросов парниковых газов, возникающих при сгорании топлива, повышения ремонтопригодности тепловых энергетических установок систем отопления и снабжения горячей водой жилых и коммерческих объектов.The objective of the invention is to increase the coefficient of energy efficiency of the boiler, reduce greenhouse gas emissions arising from the combustion of fuel, increase maintainability of thermal power plants of heating systems and supply of hot water to residential and commercial buildings.

Уровень техникиState of the art

Известен конденсационный котел с размещенным внутри корпуса газогорелочным устройством, теплообменником с прямой и обратной трубопроводами, дымовой трубой, напорной и обратной линиями системы отопления здания, при этом он дополнительно снабжен теплообменником конденсатной части котла и циркуляционным насосом. Причем теплообменник конденсатной части котла размещен в нижней части дымовой трубы котла и соединен с обратной линией системы отопления здания и обратной линией котла, а циркуляционный насос установлен в обратной линии системы отопления здания с возможностью обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя, при этом, параллельно, теплообменник конденсатной части котла соединен с прямой и обратной линиями котла через обратные клапаны с нормально открытым проходом с возможностью обеспечения естественной циркуляции в двух теплообменниках котла при остановке работы циркуляционного насоса (см. патент RU №2440538, МПК F24H 1/00, опубл. 20.01.12 г.).Known condensation boiler with a gas burner device located inside the housing, a heat exchanger with direct and return pipes, a chimney, pressure and return lines of the building heating system, while it is additionally equipped with a heat exchanger of the condensate part of the boiler and a circulation pump. Moreover, the heat exchanger of the condensate part of the boiler is located in the lower part of the chimney of the boiler and connected to the return line of the heating system of the building and the return line of the boiler, and the circulation pump is installed in the return line of the heating system of the building with the possibility of providing forced circulation of the coolant, while, in parallel, the heat exchanger of the condensate part the boiler is connected to the direct and return lines of the boiler through non-return valves with a normally open passage with the possibility of natural circulation in the two heat exchangers of the boiler when the circulation pump is stopped (see patent RU No. 2440538, IPC F24H 1/00, publ. 01.20.12. )

Недостатком конструкции данного котла является сложность конструкции, большие габариты и большие затраты при проведении ремонтных работ.The disadvantage of the design of this boiler is the design complexity, large dimensions and high costs during repair work.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым за прототип является котел, выполненный из основной секции с нагревательным элементом в виде газогорелочного устройства с автоматическим регулировочным устройством подачи газа и нескольких, расположенных вертикально, секций, каждая из которых содержит корпус, теплообменник в виде трубчатого змеевика и патрубки. Площадь проходного сечения труб змеевика в каждой верхней секции меньше относительно труб ниже расположенной секции. Выходные патрубки для каждой из секций присоединяются к подающему тепло трубопроводу. Между автоматическим и регулировочным устройством и газогорелочным устройством установлен дополнительный кран (см. патент RU №2334919, МПК F24H 1/00, опубл. 27.09.2008 г.)The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted as a prototype is a boiler made of the main section with a heating element in the form of a gas burner device with an automatic adjusting device for gas supply and several vertically arranged sections, each of which contains a housing, a heat exchanger in the form tubular coil and nozzles. The cross-sectional area of the coil pipes in each upper section is smaller relative to the pipes below the section located. The outlet pipes for each of the sections are connected to a heat supply pipe. An additional valve is installed between the automatic and adjusting device and the gas burner device (see patent RU No. 23334919, IPC F24H 1/00, publ. September 27, 2008)

Недостатком данной конструкции является сложность проведения ремонтных работ по замене теплообменника и ремонте котла, недостаточная эффективность горелочного устройства, что влияет на показатели энергетической эффективности и качество выбросов продуктов сгорания котла в целом, а также, большие габариты и вес конструкции, исключающие возможность сборки котла на объекте.The disadvantage of this design is the difficulty of carrying out repair work on replacing the heat exchanger and repairing the boiler, the insufficient efficiency of the burner device, which affects the energy efficiency indicators and the quality of emissions of the combustion products of the boiler as a whole, as well as the large dimensions and weight of the structure, which exclude the possibility of assembling the boiler at the facility .

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Указанный технический результат достигается тем, что конденсационный котел предлагается собирать из последовательного вертикального соединения конвекционных и конденсационных кассет теплообменника котла, внутри которых размещены спирально свитые гофрированные трубы из нержавеющей стали, применить газосмесительную горелку полного предварительного смешивания газообразного или жидкого топлива и воздуха, обеспечивающую постоянное соотношение горючей смеси во всем диапазоне регулирования мощности котла.The specified technical result is achieved by the fact that the condensation boiler is proposed to be assembled from a serial vertical connection of convection and condensation cassettes of the boiler heat exchanger, inside which spiral-wound corrugated stainless steel pipes are placed, to use a gas mixing torch for complete preliminary mixing of gaseous or liquid fuel and air, providing a constant ratio of combustible mixtures in the entire range of boiler power control.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фигуре 1 представлена схема заявленного изобретения: - котла конденсационного с вертикальным кассетным теплообменником. Конструкция состоит из топливной горелки 1, выполненной в виде цилиндра, топливо-смесительного узла полного предварительного смешивания 2, обеспечивающего оптимальное соотношение горючего топлива и воздуха для повышения эффективности горения и минимизации выбросов парниковых газов, закрепленных на верхнем фланце котла 3, конвекционных кассет теплообменника верхней конвекционной части котла 4, соединенных последовательно в зоне действия пламени топливной горелки 1 посредством фланцевых соединений (на схеме не показаны), каждая из которых, через патрубки 5 соединена с коллектором входных линий конвекционных кассет 6 и коллектором выходных линий котла 7, конденсационных кассет теплообменника нижней конденсационной части котла 8, соединенных последовательно посредством фланцевых соединений (на схеме не показаны), каждая из которых через патрубки 9 соединена с коллектором выходных линий конденсационных кассет 10 и коллектором входных линий котла 11. В нижней части котла находится патрубок выхода дымовых газов 12, подключенный к дымоходу 13 через запорный дымовой клапан 14. В нижней части котла и дымохода расположены патрубки слива конденсата 15.The figure 1 presents a diagram of the claimed invention: - condensing boiler with a vertical cassette heat exchanger. The design consists of a fuel burner 1, made in the form of a cylinder, a fuel-mixing unit of complete pre-mixing 2, providing an optimal ratio of combustible fuel and air to increase combustion efficiency and minimize greenhouse gas emissions, mounted on the upper flange of the boiler 3, convection cassettes of the upper convection heat exchanger parts of the boiler 4 connected in series in the flame zone of the fuel burner 1 by means of flange connections (not shown in the diagram), each of which, through the nozzles 5, is connected to the collector of the input lines of the convection cassettes 6 and the collector of the output lines of the boiler 7, condensation cassettes of the lower condensation heat exchanger parts of the boiler 8 connected in series through flange connections (not shown in the diagram), each of which is connected through a pipe 9 to a collector of output lines of condensation cassettes 10 and a collector of input lines of a boiler 11. At the bottom of the boiler there is a pipe in flue gas outlet 12, connected to the chimney 13 through the shut-off smoke valve 14. In the lower part of the boiler and the chimney there are condensate drain pipes 15.

Конвекционная кассета теплообменника верхней конвекционной части котла 4 выполнена в виде обечайки с фланцами, в которую вставлена цилиндрическая спираль из гофрированной трубы 16, выполненной из жаростойкой нержавеющей стали.The convection cartridge of the heat exchanger of the upper convection part of the boiler 4 is made in the form of a shell with flanges, into which a cylindrical spiral from a corrugated pipe 16 made of heat-resistant stainless steel is inserted.

Конденсационная кассета теплообменника нижней конденсационной части котла 8 выполнена в виде обечайки с фланцами, в которую вставлены последовательно соединенные плоские спирали из гофрированной трубы 17, выполненной из кислотостойкой нержавеющей стали.The condensation cassette of the heat exchanger of the lower condensation part of the boiler 8 is made in the form of a shell with flanges, into which are inserted sequentially connected flat spirals from the corrugated pipe 17 made of acid-resistant stainless steel.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Принцип работы конденсационного котла с вертикальным кассетным теплообменником заключается в следующем.The principle of operation of a condensation boiler with a vertical cassette heat exchanger is as follows.

Теплоноситель системы отопления объекта поступает в патрубок коллектора входных линий котла 11, где он распределяется параллельными потоками в плоские спирали из гофрированных трубок 17 конденсационных кассет теплообменника нижней части 8, затем, получив нагрев от сгорания топлива в горелке 1 и скрытую теплоту конденсации водяных паров зоны конденсации котла, соединяется в коллекторе выходных линий конденсационных кассет 10. Далее, теплоноситель, разделившись на параллельные потоки, через патрубки 5 поступает в конвекционные кассеты теплообменника верхней конвекционной части котла 4, где получает энергию горения горелки 1, после чего, соединяется в коллекторе выходных линий котла 7 и в нагретом состоянии поступает в систему отопления объекта.The coolant of the heating system of the object enters the nozzle of the collector of the input lines of the boiler 11, where it is distributed in parallel flows into flat spirals from the corrugated tubes 17 of the condensation cassettes of the heat exchanger of the lower part 8, then, having received heating from the combustion of fuel in the burner 1 and the latent heat of condensation of water vapor in the condensation zone the boiler is connected in the collector of the output lines of the condensation cassettes 10. Further, the coolant, divided into parallel flows, through the nozzles 5 enters the convection cassettes of the heat exchanger of the upper convection part of the boiler 4, where it receives the combustion energy of the burner 1, after which it is connected in the collector of the output lines of the boiler 7 and in the heated state enters the heating system of the facility.

Конвекционная кассета теплообменника верхней конвекционной части котла 4, конденсационная кассета теплообменника нижней конденсационной части котла 8, патрубки коллектора входных линий конвекционных кассет 6, коллектора выходных линий котла 7, коллектора выходных линий конденсационных кассет 10 и коллектора входных линий котла 11 соединены между собой быстроразъемными соединениями (на схемах не показаны), позволяющими собирать, разбирать котел на объекте и вынимать отдельную кассету из конструкции не демонтируя котел. Вес кассеты позволяет проводить ремонтные работы без применения специальных погрузочно-разгрузочных устройств одним человеком.The convection cassette of the heat exchanger of the upper convection part of the boiler 4, the condensation cassette of the heat exchanger of the lower condensation part of the boiler 8, the nozzles of the collector of the input lines of the convection cassettes 6, the collector of the output lines of the boiler 7, the collector of the output lines of the condensation cassettes 10 and the collector of the input lines of the boiler 11 are interconnected by quick connectors ( on the diagrams are not shown), allowing to assemble, disassemble the boiler at the facility and remove a separate cartridge from the structure without dismantling the boiler. The weight of the cartridge allows repair work without the use of special handling devices by one person.

Поскольку заявленное изобретение отличается от наиболее близкого аналога рядом существенных признаков, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».Since the claimed invention differs from the closest analogue by a number of essential features, it meets the condition of patentability “novelty”.

В основу заявленного изобретения положены известные законы материального мира, что позволяет утверждать о соответствии изобретения условию «промышленная применимость»The claimed invention is based on the well-known laws of the material world, which allows us to assert that the invention meets the condition of "industrial applicability"

Поскольку из уровня техники не известно выполнение конструкции конденсационного котла средней тепловой производительности с кассетами конвекционного и конденсационного типа, которые можно ремонтировать и заменять, не разбирая весь котел и не демонтируя его из системы теплоснабжения, что позволяет значительно повысить ремонтопригодность и снизить общую стоимость, в том числе, за счет выпуска большого количества однотипных стандартных кассет, можно сделать вывод о соответствии заявленного устройства условию патентоспособности «изобретательский уровень».Since it is not known from the prior art that the design of a condensing boiler of average thermal capacity with convection and condensation type cassettes can be repaired and replaced without dismantling the entire boiler and without dismantling it from the heat supply system, this can significantly increase maintainability and reduce the overall cost, including number, due to the release of a large number of standard cartridges of the same type, we can conclude that the claimed device meets the patentability condition of "inventive step".

Возможность конструкции использовать скрытую теплоту фазового перехода конденсации пара в конденсационных кассетах котла позволяет получить высокие значения коэффициента энергетической эффективности. Полное предварительное оптимальное смешивание горючей смеси в топливо - смесительного узле полного предварительного смешивания 2, позволяют получить низкие значения концентрации парниковых газов, возникающих в процессе горения.The design's ability to use the latent heat of the phase transition of steam condensation in the condensation cassettes of the boiler allows to obtain high values of the energy efficiency coefficient. The complete preliminary optimal mixing of the combustible mixture in the fuel - the mixing unit of the full preliminary mixing 2, allows to obtain low concentrations of greenhouse gases arising in the combustion process.

Claims (4)

1. Конденсационный котел, состоящий из основной секции с нагревательным элементом в виде газогорелочного устройства с автоматическим регулировочным устройством подачи газа и нескольких, расположенных вертикально, дополнительных секций, каждая из которых содержит корпус, теплообменник в виде трубчатого змеевика и патрубки, отличающийся тем, что конструкция содержит газогорелочное устройство полного предварительного смешивания горючей смеси, расположенное в верхней части конденсационного котла, несколько последовательно соединенных вертикально по направлению вниз конвекционных кассет теплообменника, расположенных в зоне горения цилиндрической горелки, несколько последовательно соединенных по направлению вниз конденсационных кассет теплообменника, расположенных вне зоны пламени цилиндрической горелки, дымоход, отводящий продукты сгорания через нижнюю часть вертикально расположенного котла.1. Condensing boiler, consisting of a main section with a heating element in the form of a gas burner with an automatic adjusting gas supply device and several vertically arranged additional sections, each of which contains a housing, a heat exchanger in the form of a tubular coil and nozzles, characterized in that the design contains a gas burner device for complete preliminary mixing of the combustible mixture located in the upper part of the condensation boiler, several consecutively connected vertically downward convection heat exchanger cassettes located in the combustion zone of the cylindrical burner, several consecutively downwardly condensed heat exchanger cassettes located outside the flame zone of the cylindrical burner , a chimney venting combustion products through the bottom of a vertically located boiler. 2. Конденсационный котел по п. 1, отличающийся тем, что конвекционные кассеты вертикального теплообменника котла выполнены в виде обечайки с фланцами, в которые вставлены цилиндрические спирали из гофрированной трубы, выполненной из жаростойкой нержавеющей стали.2. The condensation boiler according to claim 1, characterized in that the convection cassettes of the vertical heat exchanger of the boiler are made in the form of a shell with flanges into which cylindrical spirals are inserted from a corrugated pipe made of heat-resistant stainless steel. 3. Конденсационный котел по п. 1, отличающийся тем, что конденсационные кассеты выполнены в виде обечайки с фланцами, в которые вставлены последовательно соединенные плоские спирали из гофрированной трубы, выполненной из кислотостойкой нержавеющей стали.3. The condensation boiler according to claim 1, characterized in that the condensation cassettes are made in the form of a shell with flanges, into which are inserted sequentially connected flat spirals from a corrugated pipe made of acid-resistant stainless steel. 4. Конденсационный котел по п. 1, отличающийся тем, что конвекционные и конденсационные кассеты вертикального теплообменника и патрубки их труб скреплены между собой быстроразъемными соединениями, позволяющими демонтировать отдельную кассету для выполнения ремонтных работ или полностью заменить кассету без полной разборки котла.4. The condensation boiler according to claim 1, characterized in that the convection and condensation cassettes of the vertical heat exchanger and the pipes of their pipes are fastened together by quick-disconnect connections that allow you to dismantle a separate cassette for repair work or completely replace the cassette without completely disassembling the boiler.
RU2019144168A 2019-12-26 2019-12-26 Condensing boiler with vertical cassette heat exchanger RU2725739C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144168A RU2725739C1 (en) 2019-12-26 2019-12-26 Condensing boiler with vertical cassette heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144168A RU2725739C1 (en) 2019-12-26 2019-12-26 Condensing boiler with vertical cassette heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725739C1 true RU2725739C1 (en) 2020-07-03

Family

ID=71510520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019144168A RU2725739C1 (en) 2019-12-26 2019-12-26 Condensing boiler with vertical cassette heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725739C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209217U1 (en) * 2021-07-30 2022-02-07 Общество с ограниченной ответственностью "Северо-западное снабжение" Condensing boiler

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2334919C1 (en) * 2007-03-29 2008-09-27 Марат Минсалимович Минзарипов Water heating boiler
RU2440538C1 (en) * 2010-05-24 2012-01-20 Алексей Алексеевич Сердюков Outside condensation boiler
RU2527824C1 (en) * 2013-08-01 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Condensing water-heating boiler
WO2016085238A1 (en) * 2014-11-25 2016-06-02 주식회사 경동나비엔 Condensing boiler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2334919C1 (en) * 2007-03-29 2008-09-27 Марат Минсалимович Минзарипов Water heating boiler
RU2440538C1 (en) * 2010-05-24 2012-01-20 Алексей Алексеевич Сердюков Outside condensation boiler
RU2527824C1 (en) * 2013-08-01 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Condensing water-heating boiler
WO2016085238A1 (en) * 2014-11-25 2016-06-02 주식회사 경동나비엔 Condensing boiler

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209217U1 (en) * 2021-07-30 2022-02-07 Общество с ограниченной ответственностью "Северо-западное снабжение" Condensing boiler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9074792B2 (en) Multiple-ring heat exchanger
US8807093B2 (en) Water heater with multiple heat exchanging stacks
US7334542B2 (en) Compact high-efficiency boiler and method for producing steam
US10184690B2 (en) Condensing water heater and condensation control system
CN102635945B (en) Through-flow type narrow-clearance integral condensation hot-water boiler
CN105004052A (en) Water tube type vacuum boiler with central reverse flames
RU2725739C1 (en) Condensing boiler with vertical cassette heat exchanger
AU2006203707B2 (en) Looped system fuel-fired fluid heating/storage device
US20100313827A1 (en) High-Efficiency Gas-Fired Forced-Draft Condensing Hot Water Boiler
RU177320U1 (en) Multi-pass fire-tube boiler
RU2213307C2 (en) Water boiler
RU2334919C1 (en) Water heating boiler
RU2386905C1 (en) Heat generator
RU2287117C1 (en) Steel sectional hot-water boiler
RU171327U1 (en) Hydronic boiler with advanced heat exchanger
CN204880723U (en) Water pipe wherein heart vacuum boiler that strile -backs
RU2688132C1 (en) Boiler for heating
RU2362093C1 (en) Hot-water boiler
RU2327083C1 (en) Hot water boiler
RU53410U1 (en) DEVICE FOR GAS AND OIL HEATING
RU218987U1 (en) WATER BOILER
CZ2019227A3 (en) Steam boiler for combusting waste
CN211625680U (en) Gas water heating equipment
US20220349570A1 (en) Novel high-efficiency two-chamber boiler using turbulent reverse flow of combustion gases
RU2110730C1 (en) Barrel boiler